[發明專利]TVS器件及制造方法

有效

• 申請號: 201210182946.5
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN103456797A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 石晶;劉冬華;錢文生;胡君;段文婷
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L21/329
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別是指一種TVS器件，本發明還涉及所述TVS器件的制造方法。

背景技術

電壓及電流的瞬態干擾是造成電子電路及設備損壞的主要原因，常給人們帶來無法估量的損失。這些干擾通常來自于電力設備的起停操作、交流電網的不穩定、雷擊干擾及靜電放電等。一種高效能的電路保護器件TVS的出現使瞬態干擾得到了有效抑制。TVS（Transient?Voltage?Suppressor）或稱瞬變電壓抑制二極管是在穩壓管工藝基礎上發展起來的一種新產品，TVS和齊納穩壓管都能用作穩壓，但是齊納擊穿電流更小，大于10V的穩壓只有1mA，相對來說TVS要比齊納二極管擊穿電流要大不少。其電路符號和普通穩壓二極管相同，外形也與普通二極管無異，當TVS管兩端經受瞬間的高能量沖擊時，它能以極高的速度（最高達1×10^-12秒）使其阻抗驟然降低，同時吸收一個大電流，將其兩端間的電壓箝位在一個預定的數值上，從而確保后面的電路元件免受瞬態高能量的沖擊而損壞。目前廣泛用于手機，LCD模組，及一些比較精密的手持設備。特別是出口歐洲的產品一般都要加，作為靜電防護的主要手段之一。

TVS在規定的反向應用條件下，當電路中由于雷電、各種電器干擾出現大幅度的瞬態干擾電壓或脈沖電流時，它在極短的時間內（最高可達到1×10^-12秒）迅速轉入反向導通狀態，并將電路的電壓箝位在所要求的安全數值上，從而有效的保護電子線路中精密元器件免受損壞。TVS能承受的瞬時脈沖功率可達上千瓦，其箝位時間僅為1ps。箝位時間與TVS電容相關，電容量是由TVS雪崩結截面決定的，這是在特定的1MHz頻率下測得的。電容的大小與TVS的電流承受能力成正比，電容太大將使信號衰減。因此，電容是數據接口電路選用TVS的重要參數。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種TVS器件，具有較低的電容密度，降低了器件的電容值。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供所述TVS器件的制造方法。

為解決上述問題，本發明的TVS器件，是在P型低阻襯底上具有一層P型埋層，埋層上具有P型外延層。

在所述P型外延層中，具有N型隔離阱和P型隔離阱呈水平排布。

所述N型隔離阱中，從下至上依次為重摻雜N型埋層、N型外延層及重摻雜P型區，所述重摻雜N型埋層與襯底上的P型埋層接觸。

在所述重摻雜P型區之上，淀積有P型多晶硅與重摻雜P型區接觸，P型多晶硅之上覆蓋金屬硅化物。

所述P型隔離阱中，從下至上依次為N型外延及重摻雜N型區，N型外延層與襯底上的P型埋層接觸。

在所述重摻雜N型區之上，淀積有N型多晶硅與重摻雜N型區接觸，N型多晶硅之上覆蓋金屬硅化物。

N型外延層之上有金屬連線及兩個接觸孔，分別連接到N型阱上方的金屬硅化物和P型阱上的金屬硅化物以引出電極。

本發明所述的TVS器件的制造方法，包含如下工藝步驟：

第1步，在P型襯底上通過離子注入形成重摻雜P型埋層。

第2步，在重摻雜P型埋層上方淀積一層輕摻雜N型外延。

第3步，在N型外延層中進行離子注入形成重摻雜N型埋層。

第4步，在N型外延層上淀積一層輕摻雜N型外延層。

第5步，在N型埋層兩端進行N型隔離阱注入形成隔離阱區域。

第6步，采用熱推進形成最終N型隔離阱，并使埋層中雜質向上擴散形成P型外延層及N型外延層。

第7步，進行離子注入及熱推進工藝形成P型隔離阱。

第8步，隔離區形成之后，在整個器件表面生長一層多晶硅。

第9步，對N型隔離阱之上的多晶硅進行P型雜質注入，對P型隔離阱之上的多晶硅進行N型雜質注入，然后進行熱處理擴散，在N型隔離阱中的N型外延中擴散形成重摻雜P型區，在P型隔離阱中的P型外延中擴散形成重摻雜N型區。

第10步，分別在N型隔離阱之上的多晶硅以及P型隔離阱之上的多晶硅上形成金屬硅化物，通過接觸孔工藝連接到金屬硅化物上，表面制作金屬連線引出電極。

進一步地，所述第1步中P型襯底為電阻率范圍在0.007～0.013Ω·cm的高摻雜低阻襯底，P型埋層為注入銦離子形成，注入劑量為1×10¹⁵～5×10¹⁶cm^-2，注入能量為10～200keV，以調整齊納二極管管的擊穿電壓。